通信导论第8章-计算机网络与宽带IP技术(最新版-修订)

1、第八章 计算机网络 与宽带IP技术 华北电力大学通信技术研究所,8.1 计算机网络技术 8.2 计算机网络体系结构与协议 8.3 计算机局域网 8.4 网络互连 8.5 下一代通信网NGN,第八章 计算机网络与宽带IP技术,8.1.1 计算机网络的定义,1970年美国信息学会对计算机网络地定义是 ：计算机网络是把地理位置上分散的以能够相互共享资源（硬件、软件、信息）的方式而连接起来，并且具有独立功能的计算机系统之集合。,8.1 计算机网络技术,8.1.2 计算机网络的基本组成,1、计算机系统： 至少两台具有独立功能的计算机系统 2、通信线路和通信设备 3、网络协议 4、网络软件,8.1.3 计算机网络的发展,（一）面向终端的计算机通信网络,（二）以共享资源为目的的计算机网络,资源子网提供访问网络和数据处理以及管理和分配共享资源的能力。通信子网提供网络的通信功能，专门负责计算机间通信的控制和处理，为资源子网提供信息传输服务。,H,H,H,H,资源子网,通讯子网,（三）标准化网络,各计算机公司研发自己的计算机网络体系结构和协议，没有统一标准，造成不同厂家生产的计算机及网络产品难以实现互连。

2、 1977年ISO为实应网络标准化的发展趋势，专门成立了一个委员会研究“开放系统互连”问题，并于1984年公布了OSI/RM开放系统互连参考模型,8.1.4 计算机网络的功能与应用,计算机网络的功能 共享硬件 共享软件 共享信息 通信功能 高可靠性 均衡负荷,计算机网络的应用 应用广泛，为人们的生活带来咱新的通信手段和变化。 应用领域：工业自动控制、辅助决策、远程教学、网 管、购物、电子商务、电视会议、过程控制等。,8.1.5 计算机网络的拓扑结构,总线型结构 环形结构 星型结构 树型结构 网状结构 混合型结构,8.1.6 计算机网络的分类,按网络覆盖的地理分类: 局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN) 按网络的拓扑结构分类: 按网络协议分类：以太网、令牌环网、ATM网 按使用的传输介质分类：双绞线网络、光纤网络、卫星数据通信网 按使用的网络操作系统分类：Netware网、UNIX网、Windows NT网 按传输技术分类： 广播式网络、 点到点网络,（一）协议 协议：网络中实体之间有关通信规则约定的集合。 协议三要素：语法、语义、时序,语法：数据与控制信息的格式、数据编

3、码等。 语义：控制信息的内容，需要做出的动作及反应。 时序：事件先后顺序和速度匹配。,8.2 计算机网络体系结构与协议,减少复杂性 标准化接口 便于模块化设计 便于协作开发 促进网路发展 方便学习和推广,为什么分层？,我们希望退货,他们要退货?,（二）协议的层次性,（三） OSI参考模型,网络应用处理,Application,7,应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层,Open Systems Interconnection,（四）TCP/IP参考模型,OSI与TCP/IP参考模型的对照关系,4,3,2,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,传输层,网络互连层,网络接口层,1,8.3.1 局域网概述 8.3.2 局域网体系结构与IEEE802标准 8.3.3 以太网 Ethernet 8.3.4 交换式以太网 Switching Ethernet,8.3 计算机局域网,背景：1969年，远程分组交换网ARPANET产生，资源共享和近距离高速通信的要求； 1973年，以太网出现； 70年代末，IEEE802局域网标准化工作委员会成立； 198

4、1年，IEEE802.3分委员会成立，制订了IEEE802.3以太网标准（10BASE-5） 1983年，光纤高速网标准FDDI，使局域网速度提高到了100M； 1985年制定了令牌环标准IEEE802.5； 1995通过了100BASE-T标准IEEE802.3u；以上均是共享式局域网； 随后，交换技术使局域网进入了交换网络阶段，并相继推出了ATM和千兆以太网等技术。,8.3.1 局域网概述-局域网的产生和发展,局域网的特点,覆盖范围小 速度高 延时小 出错率低 单一组织拥有,局域网的组成,8.3.2 局域网体系结构与IEEE802标准,IEEE802局域网参考模型,8.3.2 局域网体系结构与IEEE802标准（续）,一、 物理层：传输介质与传输特性、物理接口的特性、传输信号的编码方案、错误校验以及同步信号的产生与删除、传输速率、拓扑结构以及热物理信令。 二、MAC子层：主要功能是进行合理地信道分配，解决信道竞争问题。介质访问控制方法决定了局域网的主要性能，它对局域网的响应时间、吞吐量和网络利用率等都有十分重要的影响。 三、LLC子层：与传输介质无关，独立于介质访问控制方法，隐藏了

5、802各种网络之间的差别，向网络层提供一个统一的格式和接口。作用是在MAC子层提供的介质访问控制和物理层提供的比特服务的基础上，将不可靠的信道处理为可靠的信道，确保数据帧的正确发送。具体功能包括：数据帧的组装与拆卸、帧的收发、差错控制、数据流控制和发送顺序控制等功能并为网络层提供面向连接和无连接的服务。,IEEE802各分委员会结构关系与局域网标准图,802.1局域网概述、体系结构、网络互连域网络管理,802.7宽带技术,802.10安全与加密,802.2逻辑链路控制LLC,802.12 100VG- ANYLAN,802.11 无线局 域网,802.9 语音数据 综合局域 网,802.6 城域网,802.5 令牌环,802.4 令牌总 线,802.3 CSMA/CD,物理层,物理层,物理层,物理层,802.8光纤技术,物理层,数据链路,IEEE802局域网标准,8.3.3 以太网,拨号服务器 Total Control,网络中心交换机,服务器组 代理计费、数据库、 Mail(Smtp)、 视频、OA.,院内及 移动用户,各二级交换机,介质访问控制,局域网是一个基于冲突的网络，在冲突的

6、介质中需要进行访问控制； 介质访问控制方法的不同决定了各种局域网的特性。,CSMA/CD工作原理,1 CSMA（载波监听多路访问） 2 CD（冲突检测） 3 CSMA/CD的工作流程图,一、以太网的技术特性,1. 以太网是基带网，它采用基带传输技术。 2.以太网的标准是IEEE802.3，它使用CSMA/CD介质访问控制方法，对单一信道的访问进行控制、分配介质的访问权，以保证同一时间只有一对网络站点使用信道，避免发生冲突。 3. 以太网是一种共享型网络，网络上的所有站点共享传输媒体和带宽 4. 以太网是广播式网络。 5. 以太网的数字信号采用曼彻斯特编码方案，快速以太网采用4B/5B编码方案。 6. 以太网所支持的传输介质类型有50基带同轴电缆（粗同轴电缆和细同轴电缆）、无屏蔽双绞线和光纤。 7.以太网所构成的拓扑结构主要是总线型和星型。 8.有多种以太网标准，它们支持不同的传输速率（10Mb/s、100Mb/s和1000Mb/s），最高可达1Gbps。 9. 以太网是可变长帧，长度为：64Bytes1518Bytes。 10.以太网技术先进，但很简单，这是它获得成功的主要原因。 11

7、.以太网技术成熟，价格低廉、易扩展、易维护、易管理。,以太网的帧结构,先导字段 7 Byte,10101011,数据 字段 长度 2 Byte,Source Addr. 6 Bytes,Data数据 0-1500 Byte,Dest. Addr. 6 Bytes,填充字段 0-46 Bytes,检查和 4 Byte,帧开始 标记 1 Byte,均为10101010,8.3.4 交换式以太网(Switching Ethernet),以太网交换机,可堆叠的第二层以太网交换机,以太网汇聚交换机,第三层核心路由交换机,8.4 网络互连,Which Path?,Which Path?,路由器的主要功能：路由选择和数据转发。,IP 数据包格式,DestinationNetwork,LAN-to-LAN Routing,Network 1.0,Network 3.0,E0,E1,To0,Host 5,Host 4,Network 2.0,Routing Table,From LAN,to LAN,802.3,Net 2.0, Host 5,802.5,Net 2.0, Host 5,Outgoing

8、Port,E0To0E1,1.02.03.0,LAN-to-LAN Routing （续）,Host A,Host B,192.30.10.2008-00-2B-00-76-10,193.40.10.1000-00-A2-00-00-B1,193.40.10.2008-00-2B-00-52-01,Header,SA: 192.30.10.20 DA: 193.40.10.20,Token Ring Frame,IP Datagram,802.2 SNAP,D A,S A,S D,A C,F C,F C S,F S,E D,00-00-A2-00-80-01 08-00-2B-00-76-10,Header,SA: 192.30.10.20 DA: 193.40.10.20,Ethernet II Frame,IP Datagram,D A,S A,00-00-A2-00-45-67 00-00-A2-00-00-21,Header,SA: 192.30.10.20 DA: 193.40.10.20,Ethernet II Frame,IP Datagram,D A,S A,08-00-2B-00-52-01 00-00-A2-00-00-B1,P R E,P R E,C R C,C R C,Router A,Router B,195.60.10.2000-00-A2-00-45-67,195.60.10.1000-00-A2-00-00-21,192.30.10.1000-00-A2-00-80-01,X,Y,A,B,C,A,B,C,X,Y,IP 数据包的转发过程,通信网与计算机网络的融合：从一网多能到三网合一,8.5 下一代通信网络NGN,通信网技术的发展趋势,模拟 = 数字 低速（窄带） = 高速（宽带） 简单 = 智能 电路交换 = 分组交换 单一业务的交换 = 综合业务的交换 电子电路控制 = 灵活的软件控制,下一代通信网络（NGN）,IMS：IP多媒体子系统。,

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